什么是Zigbee——智联家居中的物联网通讯协议

如果你家里有买过类似小米智能家居的产品,那么你应该是听说过 Zigbee通讯协议的,因为目前很多智能家居产品都在使用 Zigbee通讯协议。那么到底什么是 Zigbee本文就简单说说。

什么是 Zigbee

一、什么是Zigbee

ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术。具有成本低、体积小、能量消耗小和传输速率低等优势。

ZigBee是介于无线标识技术和蓝牙之间的一种技术,主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准,在数千个微小的传感器之间互相协调实现通信。

这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们之间的通信效率非常高。

二、Zigbee工作原理

ZigBee是一组基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术。IEEE 802.15.4是IEEE确定低速无线个人局域网的标准,这个标准定义了物理层(Physical Layer,PHY)和媒体接入控制层(Media Access Control Layer,MAC)。

ZigBee联盟对其网络层(Network Layer)和应用层(Application Layer)进行了标准化。应用层的开发应用根据用户自己的应用需要,对其进行开发利用,因此该技术能够为用户提供机动、灵活的组网方式。

三、Zigbee的优势

(1) 低功耗:

在低功耗待机状态下,两节五号干电池可以使用6~24个月,甚至更长,从而免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这是zigbee的突出优勢,特别适用于无线传感器网络。相比较而言,蓝牙能工作数周,WIFI仅可工作数小时。

(2) 低成本:

通过大幅简化协议(不到蓝牙的l/10),降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点仅需4KB代码,而且ZigBee免协议专利费。

(3) 数据传输速率低:

ZigBee工作在20~250kbps的较低速率,它分别提供250kbps(2·4GHZ)、40kbPs(9l5MHz)和20kbps(868MHz)的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

(4) 短时延:

ZigBee的响应速度快,一般从休眠转入工作状态只需15ms,节点接入网络只需30ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10 s、WiFi需要3 s。

(5) 网络容量大:

一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。

(6) 有效范围小:

有效覆盖范围在10~75m之间,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3km。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

(7) 可靠:

采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。

(8) 安全:

ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

 

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